為加工車間帶來強(qiáng)大優(yōu)勢的5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床

       采用5軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床，優(yōu)化刀具的長度、提高機(jī)床的精度和加工能力是十分關(guān)鍵的。

       Tom Mullen先生于1978年創(chuàng)建了TNT EDM機(jī)床公司（設(shè)立在密執(zhí)安州的Plymouth地區(qū)），當(dāng)時(shí)的公司建筑面積僅為300m2，雇員4人。作為該公司總裁的Mullen先生采取了強(qiáng)有力的管理手段，使公司發(fā)展成為一個(gè)聯(lián)合體，今天，公司的占地面積已超過7000m2（并在繼續(xù)發(fā)展），雇員40人，大家都在努力向上的氣氛中工作。該公司與其說是一個(gè)機(jī)加工車間，還不如說更像一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

      TNT工廠的設(shè)計(jì)反映了Mullen先生非同尋常的風(fēng)格。公司的辦公室與生產(chǎn)車間融為一體，親密無間。到處可以看到用精選的天然木材和拋光的花崗巖建造的建筑。從鋪滿花崗石地板的走道，通過楓木裝修的拱門就可進(jìn)入到廠房。在那里，你可以看到從機(jī)床上高速切削下來的碎屑；從空氣中可以聞到冷卻液和機(jī)油的氣味；剛剛加工完的零件從機(jī)床上迅速彈出�？傊�，從加工車間中可以反映出該公司注重質(zhì)量和加工精度的一種氣氛，這一切必定會(huì)給客戶們留下深刻的印象。Mullen先生這樣說：“要想獲得成功需要三個(gè)條件：地道的客戶、正確的人選和精良的設(shè)備。我們設(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品向客戶們展示了我們的優(yōu)勢，我們的工廠設(shè)施為我們的職工們提供了一個(gè)極其舒適的工作環(huán)境。”

        圖1 TNT EDM公司在創(chuàng)建時(shí)，只是一個(gè)小型的EDM加工車間。此后不斷發(fā)展，并陸續(xù)引進(jìn)了5臺5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，用于零件的加工生產(chǎn)在當(dāng)初，嚴(yán)格來說TNT公司只是一個(gè)EDM加工車間，主要為注塑模行業(yè)提供服務(wù)。Mullen先生說：“我依靠4臺EDM沉孔模加工機(jī)床起家，然后業(yè)務(wù)迅速擴(kuò)大，并添置了EDM線切割機(jī)床。我們增加了加工能力，以便承接更多的EDM加工業(yè)務(wù)。二年前，當(dāng)我們添置了5軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床以后，我們的生產(chǎn)加工能力給人們留下了極為深刻的印象，嚴(yán)格來說，我們現(xiàn)在承接的加工項(xiàng)目幾乎都與機(jī)加工有關(guān)。”

        在困難的應(yīng)用領(lǐng)域方面，追求精益求精觀點(diǎn)是Mullen先生一貫的業(yè)務(wù)理念。他說：“10年前，我們曾經(jīng)為50家客戶工作。但現(xiàn)在我們有意識地只選擇了10家客戶，其中4家只負(fù)責(zé)我們零散的加工件。我們想要消除精力分散的現(xiàn)象，因此我們盡最大的努力，為最忠實(shí)和最有價(jià)值的客戶服務(wù)。相反，他們也將他們最有挑戰(zhàn)性的一些活兒送到我們這里加工。”Mullen先生在這里所指的應(yīng)用領(lǐng)域包括鍛模零件、復(fù)雜的汽車零部件，其中包括粉末冶金件、注塑廠使用的模具、葉輪和航空工業(yè)使用的螺旋槳零件。

       2000年，該公司購置了第一臺5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，此后又陸續(xù)添置了4臺。這一業(yè)務(wù)部門的迅速發(fā)展，促使我們制定新的計(jì)劃，逐步淘汰原來老式的3軸和4軸加工機(jī)床，以充分發(fā)揮5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的整體工作能力。

      所有的5軸加工任務(wù)都是在5臺由Hermle公司提供的C系列加工中心上完成的，其中4臺為C600U型，另1臺為C800U型。Mullen先生說：“我們在購置第一臺機(jī)床時(shí)經(jīng)驗(yàn)還不足，因此我們就尋求外界的協(xié)助�？紤]到所需加工的零件類型，我們建議Hermle公司從加工硬質(zhì)材料出發(fā)，在保持緊密公差的基礎(chǔ)上，發(fā)揮其在設(shè)計(jì)和能力方面的固有靈活性。我們加工的100%零件都是復(fù)雜的；90%的零件加工屬于硬質(zhì)材料加工。”

        圖2 TNT EDM公司的業(yè)務(wù)范圍包括鍛模零件和復(fù)雜汽車零件的加工，其中包括粉末冶金零件、注塑廠使用的模具以及航空工業(yè)應(yīng)用的葉輪和螺旋槳零件

         Leon Carpenter先生是TNT公司的項(xiàng)目經(jīng)理和編程員，是該公司具有9年工齡的老職工，在各個(gè)加工領(lǐng)域都有一定的經(jīng)驗(yàn)。他說：“在Hermle公司機(jī)床上加工零件，使我們保持很好的銷路，因?yàn)樵摍C(jī)床采用Heindenhein控制系統(tǒng)，而且機(jī)床本身具有多種特性�？刂葡到y(tǒng)具有易于學(xué)習(xí)的功能，適于傾斜軸加工和多軸聯(lián)動(dòng)加工。機(jī)床上裝有接觸式測試探針，允許我從機(jī)床上卸除加工零件前測試零件的公差。如結(jié)合使用可快速更換的刀具及利用可雙向旋轉(zhuǎn)110°的A軸功能，Hermle公司的機(jī)床可將無需空氣的時(shí)間降到最低限度。”

Carpenter先生發(fā)現(xiàn)，5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的真正價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其生產(chǎn)5軸零件的能力。如果在5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床上生產(chǎn)普通的3軸和4軸零件，通過觀察放大的圖像，他就能夠確定所能節(jié)約的可觀時(shí)間和資金。Carpenter先生說：“如果涉及到硬質(zhì)材料的銑削加工，刀具是其中最大的消耗之一。我們所制造的零件復(fù)雜程度越高，那就意味著我們應(yīng)盡可能延長刀具在機(jī)床上工作的使用壽命。采用5軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床，優(yōu)化刀具的長度、提高機(jī)床的精度和加工能力是十分關(guān)鍵的。如果加工的工件是工具鋼，其硬度應(yīng)該為52~62R。

       公司欲延長刀具使用壽命的另一種方法是：降低機(jī)床的工作速度。5軸加工機(jī)床的主軸速度可以達(dá)到16000r/min，但公司一般運(yùn)行機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)速度為12000r/min。他說：“合理的速度再加上主軸的剛性是保持機(jī)床精度、防止刀具損壞和延長刀具使用壽命的一大重要保證。”Carpenter先生繼續(xù)說：“毫無疑問，在5軸機(jī)床上加工3軸或4軸零件，對任何加工車間來說，其最充分的理由是為了節(jié)約零件的裝夾時(shí)間和對刀調(diào)整時(shí)間。因?yàn)闄C(jī)床多變靈活，可以從多個(gè)方位和角度接近零件，一般來說，零件的裝夾比較簡單，因此您可以節(jié)約大量的操作時(shí)間。例如，當(dāng)我們加工一個(gè)汽車連桿的模具時(shí)，利用磁性卡盤工作臺，可以同時(shí)夾緊兩個(gè)毛坯件，利用夜班工作時(shí)間，同時(shí)加工兩個(gè)零件。當(dāng)您有限地加工高度復(fù)雜的零件時(shí)，采用這樣的方案才能真正達(dá)到節(jié)約的目的。”

       “我覺得除了購置5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床之外，沒有理由購置其他任何機(jī)床。我建議任何加工車間都應(yīng)該毫不例外地購置5軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床。”Mullen先生認(rèn)為，最大程度地增加機(jī)床的多功能性還有另外一個(gè)理由：“當(dāng)我在觀察今天所加工的工件時(shí)，我將它與5年前的情況做了比較，明顯地發(fā)現(xiàn)，所加工的零件越來越復(fù)雜。此外，所加工的材料硬度也在不斷提高。顯然，如果想要繼續(xù)提高產(chǎn)量，保持高標(biāo)準(zhǔn)要求，我們不能依賴于昨天的那種工作水平。我們需要那種能將我們帶入明天的機(jī)床，對于我們目前來說，那就是5軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)床。”